Stahlbaunormen stuttgart.de/ke Weiterentwicklung des ... 01, 1993 · EN 1993-1-1:...

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w.u

ni-s

tuttg

art.d

e/ke

Stahlbaunormen Weiterentwicklung des Eurocodes (Eurocode 3)

Deutscher Stahlbautag 2012 Aachen, 18. Oktober 2012

Prof. Dr.-Ing. Ulrike KUHLMANN1

Dr.-Ing. Hans-Peter GÜNTHER2

Dipl.-Ing. Antonio ZIZZA1

1Institut für Konstruktion und Entwurf, Universität Stuttgart 2Bürogemeinschaft Kuhlmann Gerold Günther Eisele, Nellingen

1 / 56

Institut für Konstruktion und Entwurf Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann, Dr.-Ing. Hans-Peter Günther, Dipl.-Ing. Antonio Zizza

Übersicht

Struktur und Aufbau des Eurocode 3

Überarbeitung des Eurocode 3

Mandat M/466

EN 1993-1-1: Stabilitätsnachweise

EN 1993-1-8: Schweißen und Knoten

EN 1993-1-5: Beulnachweise

EN 1993-1-9: Ermüdung

Weitere Entwicklungen

Zusammenfassung

Wei

tere

ntw

ickl

ung

des

Euro

code

3

2 / 56


Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten

Stru

ktur

und

Auf

bau

des

Euro

code

3

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6 1.7

1.8

1.9

1.10

1.11

1.12

Allgemeine Regeln Hochbau

Brand

Dünn-wandige Bauteile

Nichtrost-ende Stähle

Platten- beulen

Anschlüsse

Schalen Platten Querbe-lastung

Ermüdung

Spröd-bruch

Zug- glieder

Höher-feste Stähle

Türme, Maste, Schorn- steine,

Silo, Tankbauwerke, Pipelines

Pfähle und

Spund-wände

Teil 1 Allgemeine

Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau

Kranbahn-träger

Stahl- brücken

Grundnormen (12 Teile)

Anwendungsnormen (8 Teile)

Anwendungsnormen verweisen auf die Grundnormen „Master“ für den jeweiligen Anwendungsbereich

EN 1993-1-1 Von zentraler Bedeutung

3 / 56


Bauaufsichtliche Einführung von Eurocode 3

Stru

ktur

und

Auf

bau

des

Euro

code

3

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6 1.7

1.8

1.9

1.10

1.11

1.12

Allgemeine Regeln Hochbau

Brand

Dünn-wandige Bauteile

Nichtrost-ende Stähle

Platten- beulen

Anschlüsse

Schalen Platten Querbe-lastung

Ermüdung

Spröd-bruch

Zug- glieder

Höher-feste Stähle

Türme, Maste, Schorn- steine,

Silo, Tankbauwerke, Pipelines

Pfähle und

Spund-wände

Teil 1 Allgemeine

Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau

Kranbahn-träger

Stahl- brücken

Verbindliche Einführung am 1. Juli 2012

Konsolidierte Fassungen Dezember 2010

Einführung in Verbindung mit Nationalen Anhängen NA

4 / 56


Überarbeitung des Eurocode 3 (CEN)

Übe

rarb

eitu

ng d

es E

uroc

ode

3

CEN/TC 250 Structural Eurocodes

CEN/TC 250/SC 1 Actions on Structures

CEN/TC 250/SC 2 Design of concrete structures

CEN/TC 250/SC 3 Design of steel structures

CEN/TC 250/SC 4 Design of composite structures

Evolution Group EN 1993-1-1

B. Snijder (NL)


P. Schaumann (D)


U. Kuhlmann (D)


T. Ummenhofer (D)

Evolution Group EN 1993-1-10 B. Kühn (D)

Nominierung durch DIN

Ad Hoc Group „Safety Value γM“ B. Snijder (NL)

Ad Hoc Group „Girders with web-

openings“ L.G. Gajot (L)

… 16 Evolution Groups

5 / 56


Überarbeitung des Eurocode 3

Übe

rarb

eitu

ng d

es E

uroc

ode

3

CEN/TC 250/SC 3 Design of steel structures

U. Kuhlmann (D)

DIN Deutsches Institut für Normung

Evolution Groups Spiegelausschüsse

Änderungen

Anfragen

6 / 56


Zeitablauf Überarbeitung des Eurocode 3

Übe

rarb

eitu

ng d

es E

uroc

ode

3

EN-Fassungen

2012/07/01

Bauauf. Einführung in Deutschland

1. Überarbeitet Fassung der Eurocodes

2018

2005 2007 2010 2018 2012

Konsolidierte Fassungen

2010/12

DIN EN-Fassungen inkl. Nationale Anhänge

1. Änderungen & Korrekturen Überarbeitungsphase

Mandat M/466

7 / 56


EU Mandat M/466

„Weiterentwicklung der Eurocodes durch CEN“ (2013 ∼ 2025)

Man

dat M

/466

Erarbeitung neuer Eurocodes

- Eurocode „Glas“

- Eurocode „Bestehende Tragwerke“

Weiterentwicklung bestehender Eurocodes

- Vereinfachung und Harmonisierung bestehender Regeln

- Erarbeitung neuer Regeln gemäß zukünftiger Anforderungen

- Reduzierung der Nationalen Festlegungen (NPD)

- Stärkung der Anforderungen für Nachhaltigkeit & Robustheit

TC 250

8 / 56


EU Mandat M/466

CEN Programm-Mandat M/466 weitere Entwicklung des Eurocodes

Man

dat M

/466

1) Bauteilbemessung, Toleranzen und Ausführung

2) Sicherheit und Stabilität schlanker Bauteile

3) Harmonisierung der Bemessungsregeln für Schalen u.ä.

4) Dauerhaftigkeit und Robustheit von Verbindungen

5) Ermüdung

6) Material und Sprödbruch

Vereinfachung, Pflege und Weiterentwicklung der bestehenden Regeln

Entwicklung neuerer Regeln unter Berücksichtigung zukünftiger Anforderungen

SC 3

9 / 56


EN 1993-1-1: Allgemeine Bemessungsregeln

Zu: E

N 1

993-

1-1

EN 1993-1-2: Tragwerksbemessung für den Brandfall

EN 1993-1-3: Ergänzende Regeln für kaltgeformte Bauteile und Bleche

EN 1993-1-4: Ergänzende Regeln zur Anwendung von nichtrostenden Stählen

EN 1993-1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau

EN 1993-1-6: Festigkeit und Stabilität von Schalen

EN 1993-1-7: Plattenförmige Bauteile mit Querbelastung

EN 1993-1-8: Bemessung von Anschlüssen


EN 1993-1-10: Stahlsortenauswahl im Hinblick auf Bruchzähigkeit und Eigenschaften in Dickenrichtung

EN 1993-1-11: Bemessung und Konstruktion von Tragwerken mit Zuggliedern aus Stahl

EN 1993-1-12: Zusätzliche Regeln zur Erweiterung von EN 1993 auf Stahlgüten bis S700

EN 1

993-

1 EN 1993-1-5: Plattenförmige Bauteile

10 / 56


Kap. 1 Allgemeines

Kap. 2 Grundlagen der Tragwerksplanung

Kap. 3 Werkstoffe

Kap. 4 Dauerhaftigkeit

Kap. 5 Tragwerksberechnung

5.1 Statische Systeme

5.2 Untersuchung von Gesamttragwerken

5.3 Imperfektionen

5.5 Berechnungsmethoden

5.6 Klassifizierungen von Querschnitten

5.7 Besondere Anforderungen an Fließgelenke

EN 1993-1-1

Zu: E

N 1

993-

1-1

11 / 56


Kap. 6 Grenzzustände der Tragfähigkeit

Kap. 7 Grenzzustände der Gebrauchstauglichkeit

Anh. A Verfahren 1: Interaktionsbeiwerte kij für die Interaktionsformel in 6.3.3(4)

6.1 Allgemeines

6.2 Beanspruchbarkeit von Querschnitten

6.3 Stabilitätsnachweise für Bauteile

6.3 Mehrteilige Bauteile

Anh. B Verfahren 2: Interaktionsbeiwerte kij für die Interaktionsformel in 6.3.3(4)

Anh. AB Zusätzliche Bemessungsregeln

Anh. BB Knicken von Bauteilen in Tragwerken des Hochbaus

EN 1993-1-1

Zu: E

N 1

993-

1-1

12 / 56


EN 1993-1-1

DIN EN 1993-1-1:2010-12 DIN EN 1993-1-1/NA:2010-12

+

NA: Nationaler Anhang

• NCI: national non-contradictory complementary information)

NA enthält die national fest-gelegten zusätzlichen Regelungen in Form von:

• NDP: nationally determined parameters

→ generelles Mischungsverbot (z.B. mit der nationalen Normenreihe DIN 18800) Zu: E

N 1

993-

1-1

13 / 56


Einfache Hallen und Geschossbauten

3 Methoden des Nachweises

EC3-1-1: 5.2.1(4)B

EC3-1-1/EC4-1-1: 5.2.1(3)

Allgemein

Kein Einfluss der Verformungen

Einfluss der Verformungen muss

berücksichtigt werden

nein nein

ja ja

NEIN

10≥=Ed

crcr F

Fα 10,

≥

=

EdHEd

Edcrit

hVH

δα

Zu: E

N 1

993-

1-1

Stabilität und Imperfektionen

14 / 56


Methode a)

Räumliche Tragwerksberechnung

nach Theorie II. Ordnung

Räumlicher Ansatz von globalen und lokalen Imperfektionen

Nur Querschnittsnachweise erfordelich

Biegedrillknicken: nichtlineare Biegetorsionstheorie unter

Berücksichtigung der Wölbkrafttorsion

Beispiel: Zweigelenkrahmen


Zu: E

N 1

993-

1-1

15 / 56


Methode b1)

Kombination: Th. II. Ordnung +

Ersatzstabverfahren

Globale und lokale Imperfektionen in der Rahmenebene

Ebene Tragwerksberechnung nach Th. II. Ordnung

Ersatzstabverfahren für Biegeknicken aus der Rahmenebene



Zu: E

N 1

993-

1-1

16 / 56


Methode b2)

Kombination: Th. II. Ordnung +

Ersatzstabverfahren

Globale Imperfektionen in der Rahmenebene

Ebene Tragwerksberechnung nach Th. II. Ordnung

Ersatzstabverfahren für Biegeknicken in und aus der Rahmenebene



Zu: E

N 1

993-

1-1

17 / 56


Methode c)

Ersatzstabverfahren

Ebene Tragwerksberechnung nach Th. I. Ordnung am idealen

Tragwerk

Ermittlung der Knicklängen

Ersatzstabverfahren für Biegeknicken in und aus der Rahmenebene



Zu: E

N 1

993-

1-1

18 / 56


3 Methoden des Nachweises

a) Berechnung des Gesamttragwerkes nach

Theorie II. Ordnung.

Vorverdrehung des Gesamtsystems und Vorkrümmung des

Einzelbauteils

b) Kombination: Global: Th. II. Ordnung

Lokal: Stabilitätsnachweis

Beinhaltet Vorverdrehung des

Gesamtsystems

Stabilitätsnachweis des Einzelbauteils nach

EN 1994-1-1: 6.7.3.4 oder 6.7.3.5 bzw.

EN 1993-1-1: 6.3.1/2/3

Knicklänge = Stablänge

c) Ersatzstabverfahren

Keine Berücksichtigung von Imperfektionen

Nachweis des Ersatzstabes nach

EN 1993-1-1: 6.3.1/2/3

Knicklänge des Stabes als Eigenwert des

Stabilitätsproblems

Stabilität und Imperfektionen – (Zusammenfassung)

Zu: E

N 1

993-

1-1

19 / 56


Ersatzstabnachweis – Biegeknicken/Biegedrill-knicken nach EN 1993-1-1, 6.3.2 und 6.3.3

→ sinnvollerweise programmiert

• Bestimmung der Interaktionsbeiwerte kyy, kyz, kzy und kzz

- Verfahren 1 (Anhang A)

- Verfahren 2 (Anhang B) → für Handrechnung geeignet

• Bestimmung der Abminderungsfaktoren χLT, χy, χz

cr

y,plLT

cr

z,plz

cr

y,ply

MM

λ;N

Nλ;

NN

λ ===Schlankheitsgrade: Abminderungsfaktoren: χLT, χy, χz


Zu: E

N 1

993-

1-1

20 / 56


Zu: E

N 1

993-

1-1

Stabilität und Imperfektionen – Unterschiedliche Konzepte

Interaktionsverfahren Allgemeines Verfahren

opcr

kultop

,

,

αα

λ =

cr

pl

NN

λ =M)(N,LEA

M)(N,MNA

opop χλ →

11

≥M

kγR

plRk NχN ⋅= y,plLTRk MχM ⋅=

N My

NEd

My,Ed My,Ed

NEd

plopk RχR ⋅=

1≤⋅

⋅+⋅ y,plLT

Ed,y

pl

EdMχ

Mk

NχN

cr

pl,yLT

MM

λ =

Materiell-nichtlineare Grenztrag-fähigkeit

Idealer Verzweigungs-

lastzustand

Kleinster Abminderungs-

faktor

21 / 56


Zu: E

N 1

993-

1-1

Weiterentwicklung EN 1993-1-1

Vereinfachung und Reduzierung der Anzahl Stabilitätsnachweise fürs Biegedrillknicken

[http://www.tu-darmstadt.de/]

Anpassung und Vereinheitlichung der Imperfektionsansätze + Abgleich mit den Herstellungstoleranzen in DIN EN 1090-2

22 / 56


Zu: E

N 1

993-

1-1


Anpassung der Querschnittklassen

Überprüfung der Sicherheitsfaktors γM1

- Übergang Klasse 2 – Klasse 3

- Abgleich mit Teil 1-3 und Teil 1-5

- γM1 für Stabilitätsversagen

- SC3 Ad Hoc Group

Einwirkung E Widerstand R

Ek·γF Rk/γM ≤

23 / 56


Zu: E

N 1

993-

1-1


Festlegung von Ausführungsklassen EXC

- Neuer „Normativer Anhang C“ in EN 1993-1-1

24 / 56














EN 1

993-


Zu: E

N 1

993-

1-8

25 / 56


Schweißnahtbemessung

fu,k Zugfestigkeit des Grundwerkstoffs βw Korrelationsbeiwert γM2 Teilsicherheitsbeiwert = 1,25

Beanspruchbarkeit von Flankenkehlnahtverbindungen

2Mw

k,uRd,w

3fγ⋅β

=τ

Beanspruchbarkeit τII,Rd [N/mm2]

208 262 249

356

S235 S355 S460 S690

β w =

0,8

Beanspruchbarkeit in Abhängigkeit des Grundwerkstoffs

β w =

0,9

β w =

1,0

β w =

1,0

Beanspruchbarkeit für S460 kleiner als für S355

Zu: E

N 1

993-

1-8

[Kuhlmann, U.; Rasche, C.: Überarbeitung des DIN-Fachberichts 103; Sitzung des NA 005-57: „Fachbereichsrat KOA 07 Brücken“; 2009]

26 / 56



Vereinfachtes Verfahren

Zu: E

N 1

993-

1-8

Schweißnahttragfähigkeit abhängig von fu

Korrelationsbeiwert βu

Vergleichbare Tragfähigkeiten mit DIN 18800

Richtungsbezogenes Verfahren Doppelnachweis

Höhere Tragfähigkeiten, vor allem z.B. für nicht durchgeschweißte Stumpfnähte

[Volz, M. und Saal, H. (2012), Geschweißte Verbindungen nach DIN EN 1993-1-8. Stahlbau, 81: 282–289.]

27 / 56



Anpassung der Schweißnahttragfähigkeit für höherfeste Stähle

100

200

300

400

500

600

350 400 450 500 550 600 650 700 750 800

Nominelle Zugfestigkeit des Grundwerkstoffs fu [N/mm²]

Span

nung

τ II

[N/m

m 2 ]

S355

S460 S690

τII Beanspruchbarkeit nach Eurocode

Versuchsergebnisse

Mittelwert und 5%-Fraktile

Zu: E

N 1

993-

1-8

100

200

300

400

500

600

350 400 450 500 550 600 650 700 750 800

Nominelle Zugfestigkeit des Grundwerkstoffs fu [N/mm²]

Span

nung

τ II

[N/m

m 2 ]

S355

S460 S690

Konstantes Sicherheitsniveau

28 / 56


Schweißnahtbemessung Verbesserung des Korrelationsbeiwerts βw auf Basis eines konstanten Sicherheitsniveaus (S460: βw = 0,85 anstelle 1,0)

Beiwert βw

Stahlgüte DIN EN 1993-1-8 DIN EN 1993-1-8/NA

S235 0,8 0,8

S275 0,85 0,85

S355 0,9 0,9

S420 1,0 0,88 S460 1,0 0,85

Stahlgüte DIN EN 1993-1-12 DIN EN 1993-1-12/NA S690 1,0 1,2

Ergebnisse des FOSTA-Projekts P 652: Wirtschaftliche Schweißverbindungen höherfester Baustähle

NDP 2.2 Nationale Festlegungen in DIN EN 1993-1-8/NA:2010-12

NCI Zu 2.8 (4.5.3.2(6)) in DIN EN 1993-1-12/NA:2011-08

[Kuhlmann, U.; Günther, H.-P.; Rasche, C.; Werner, F.; Hildebrand, J.; Wudtke, I.; Vormwald, M.; Beier, T.; Versch, C.; Köhler, G.; Heinemann, H.: Wirtschaftliche Schweißverbindungen höherfester Baustähle. Forschung für die Praxis P 652, FOSTA, Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. im Stahl-Zentrum, Verlag und Vertriebsgesellschaft mbH, Düsseldorf, 2008.]

Zu: E

N 1

993-

1-8

29 / 56



Zu: E

N 1

993-

1-8

Rechnerische Erfassung von Mismatch-Effekten bei Kehlnähten - Festigkeit des Schweißzusatze ≠ Festigkeit des Grundmaterials

- Höherfeste Stähle

[Rasche, C.: Zur Bestimmung der Tragfähigkeit von Kehlnahtverbindungen höherfester Baustähle. Dissertation, Universität Stuttgart, Institut für Konstruktion und Entwurf, März 2012]

Grundwerkstoff

Zusatzwerkstoff

30 / 56


Teiltragfähige Knoten

nach der Steifigkeit nach der Tragfähigkeit nach der Rotationsfähigkeit

Klassifizierung der Anschlüsse nach EN 1993-1-8, 5.2

Zu: E

N 1

993-

1-8

Vergleich der Anfangssteifigkeit mit Grenzkriterien des angeschlossenen Trägers (EIb, Lb)

31 / 56



Klassifizierung der Anschlüsse nach EN 1993-1-8, 5.2

nach der Steifigkeit nach der Tragfähigkeit nach der Rotationsfähigkeit

Zu: E

N 1

993-

1-8

Vergleich der Momententragfähigkeit des Anschlusses mit der des angeschlossenen Trägers

32 / 56



Berücksichtigung der Anschlüsse in der Systemberechnung

Zu: E

N 1

993-

1-8

Nachweisverfahren 1: Schnittgrößenermittlung rein elastisches

Msd < Mj,pl,Rd

wichtigste Eigenschaft: Steifigkeit

Nachweisverfahren 2: Fließgelenkverfahren (starr-plastisch)

Msd = Mj,pl,Rd wichtigste Eigenschaft: Tragfähigkeit

Nachweisverfahren 3: „elastisch-plastisches“ Verfahren

Msd ≤ Mj,pl,Rd

wichtigste Eigenschaften: Tragfähigkeit und Steifigkeit

33 / 56



Vorgehen nach der Komponentenmethode

Zu: E

N 1

993-

1-8

Ermittlung der Beanspruchbarkeit der Einzelkomponenten Fpl,Rd

Identifizierung der maßgebenden Komponente

Bestimmung der Anschlusstragfähigkeit Mj,pl,Rd Mj,pl = min FRd · z

(Bestimmung der Anschlusssteifigkeit Sj) Sj = Ea · z2/ µ · Σ1/ki

(Ermittlung der Einzelkomponentensteifigkeiten ki)

Φvorh

!! Φvorh> Φerf

34 / 56


Zu: E

N 1

993-

1-8


Zusätzliche Regeln

- Schraubverbindungen mit Sackloch

entsprechend DIN EN 1993-1-8/NA

- Kontaktstöße bei Stützen

entsprechend DIN EN 1993-1-8/NA

35 / 56


Zu: E

N 1

993-

1-8


Ergänzung weiterer Werkstoffe entsprechend DIN EN 1993-1-8/NA

- Gussteile (GS200, G20Mn5,..)

- Schmiedeteile, z.B. geschmiedeter Hängeranschluss

- Bauteile aus Vergütungsstählen, z.B. für Lager und Gelenke (C35+N, C45+N)

36 / 56


Zu: E

N 1

993-

1-8


Entwicklung eines 3D-Modells für den Träger-Stützenanschluss

Weiterentwicklung der Komponentenmethode für Anschlüsse zur Verbesserung der Robustheit

Weiterentwicklung der Regeln zur Berechnung der Rotationskapazität für Anschlüsse mit höherfesten Stählen

Erweiterung der Komponenten-Methode auf Fußplatten

37 / 56


EN 1993-1-5: Plattenförmige Bauteile












EN 1

993-


Zu: E

N 1

993-

1-5

38 / 56


EN 1993-1-5 Kap. 1 Allgemeines

Kap. 2 Grundlagen für die Tragwerksplanung und Verfahren

Kap. 3 Berücksichtigung der Schubverzerrung bei der Bemessung von Bauteilen

Kap. 4 Plattenbeulen bei Längsspannungen im Grenzustand der Tragfähigkeit

Kap. 5 Schubbeulen

Kap. 6 Beanspruchbarkeit bei Querbelastung

Kap. 7 Interaktion

Kap. 8 Flanschinduziertes Stegblechbeulen

Kap. 9 Steifen und Detailausbildung

Kap. 10 Methode der reduzierten Spannungen

Anh. A Berechnung kritischer Spannungen für ausgesteifte Blechfelder

Anh. B Bauteile mit veränderlichem Querschnitt

Anh. C Berechnungen mit der Finite-Element-Methode

Anh. D Bauteile mit profilierten Stegblechen

Anh. E Alternative Methoden zur Bestimmung wirksamer Querschnitte

Zu: E

N 1

993-

1-5

39 / 56


Beulsicherheitsnachweise nach Kap.4 bis 7

Methode der wirksamen Breiten

→ Vorgehensweise wie DIN 18800 Teil 3

→ Kapitel 4 → Kapitel 5 → Kapitel 6

→ Kapitel 7

Zu: E

N 1

993-

1-5

40 / 56


Beulsicherheitsnachweise nach Kap.10

Schritt 2 – Lasterhöhungs-faktor für elastische Grenzlast

Schritt 3 – Elastisch kritischer Lasterhöhungsfaktor

Schritt 1 – Platte mit gegebenem Spannungsfeld

zσ

xσ

τ

Schritt 4 – Systemschlankheit

Ed,v

yk,ult

fσ

=α

cr

k,ultp

α

α=λ

Ed,v

cr,vcr σ

σ=α

→ z.B. mit Hilfe numerischer Verfahren gelenkig gelagerte Ränder (NDP zu 10(1))

→ ein einziger Systemschlankheitsgrad

Zu: E

N 1

993-

1-5

Methode der reduzierten Spannungen

41 / 56


Beulsicherheitsnachweise nach Kap.10

a – separate Beulkurven für Grundlastfälle (Abs. 4 und 5) b – verallgemeinerte Beulkurven (Anhang B)

Schritt 5 – Abminderungsfaktor

Schritt 6 – Nachweis

( )px λρ ( )pz λρ ( )pw λχ

oder

1/f

3/f/f/f/f

2

1Myw

Ed

1Myz

Ed,z

1Myx

Ed,x2

1Myz

Ed,z2

1Myx

Ed,x ≤

γ⋅χτ

⋅+

γ⋅ρσ

⋅

γ⋅ρσ

−

γ⋅ρσ

+

γ⋅ρσ

11M

k,ultRd ≥

γα⋅ρ

=α

→ Interpolation der Abminderungsfaktoren

→ Kleinster Abminderungsfaktor maßgebend Zu: E

N 1

993-

1-5

42 / 56


Aktuelle Änderungen EN 1993-1-5

Schubtragfähigkeit längsversteifter Stegbleche

Zu: E

N 1

993-

1-5 Kritische Beulspannungen τcr sind ausschließlich für gelenkige Randbedingungen

der Stegblechränder zu bestimmen !

43 / 56



Schubtragfähigkeit längsversteifter Stegbleche

Zu: E

N 1

993-

1-5

Nicht erforderlich bei typischen geschlossenen Steifen

44 / 56



Längsausgesteifte Blechfelder unter Druckbeanspruchung

Zu: E

N 1

993-

1-5

Festlegung einer Mindeststeifigkeit für sichere Anwendung erforderlich

γ ≥ 25 ! Mindeststeifigkeit

45 / 56


Weitere Entwicklungen EN 1993-1-5

Interaktionsbeziehungen unter Querbelastung

Zu: E

N 1

993-

1-5

-Querbelastung F und Querkraft V -Querbelastung F und Biegemoment M -Querbelastung F, Biegemoment M und Querkraft V

0.12

1 2

6.1

3 ≤+

⋅

−⋅ ηηEd

Ed

VF

46 / 56


Zu: E

N 1

993-

1-5

Interaktion, gedrungene Schlankheit

DIN: σV-Hypothese

EN: Berücksichtigung von Stabilitätseinflüssen

b/t = 30 α = 1

b/t = 65 α = 1 b a

t

Interaktion, hohe Schlankheit

DIN: Linearer Verlauf

EN: Ausgeprägt konvexer Verlauf

xσ

xσ

zσ

zσ

Legende

Bi-axial druckbeanspruchte Platten

1ff

Vff yz

z

yx

x

2

yz

z

2

yx

x ≤

⋅ρσ

⋅

⋅ρσ

⋅−

⋅ρσ

+

⋅ρσ

zxV ρ⋅ρ=mit falls σx und σz Druckspannungen; sonst V = 1


[Braun, B.: Stability of steel plates under combined loading. Dissertation, No. 2010-3, Institut für Konstruktion und Entwurf, Universität Stuttgart, 2010 (http://elib.uni-stuttgart.de/opus/volltexte/2010/5887).]

http://elib.uni-stuttgart.de/opus/volltexte/2010/5887�



47 / 56



Ergänzende Bemessungsregeln und Empfehlungen für moderne Steifen-ausbildungen

Zu: E

N 1

993-

1-5

Ergänzende Bemessungsregeln für Träger mit Trapezstegblechen

Weiterentwicklung der Regeln für FEM-Berechnungen und Harmonisierung mit EN 1993-1-6

48 / 56














EN 1

993-


Zu: E

N 1

993-

1-9

49 / 56



Stand

Zu: E

N 1

993-

1-9

Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten Teil 1-9: Ermüdung

Kranbahnen

EN 1993-6

Silos & Tanks

EN 1993-4-1 /-2

Brücken

EN 1993-2 EN 1993-3-1 /-2

Maste & Schornsteine

Einheitliche Grundnorm für alle Anwendungsnormen

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Einheitliche und standardisierte Wöhlerlinien / Ermüdungsfestigkeitskurven Umfangreicher Kerbfallkatalog

Zu: E

N 1

993-

1-9

1·104 1·105 1·106 1·107 1·108 1·109 Anzahl der Spannungsspiele N [-]

1000

100

10

2·10

6

5·10

6

Dauerfestigkeit ∆σD

Schwellenwert ∆σL

160 140 125 112 100 90 80 71 63 56 50 45 40 36

1 m = 5

1 m = 3

160

36

Kerbgruppe ∆σC

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Variables Sicherheitsniveau

Zu: E

N 1

993-

1-9

Zuverlässigkeitskonzept Schadensfolge

niedrig hoch

Konzept der Schadenstoleranz 1,0 1,15

Konzept der sicheren Lebensdauer 1,15 1,35

- Schadenstoleranz

- Schadensfolge

- Inspektionsmöglichkeit

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Anpassung der Teilsicherheitsbeiwerte γMf und Harmonisierung mit den Schadensfolgeklassen CC in EN 1990

Zu: E

N 1

993-

1-9

Erweiterung der Bemessungsregeln für die Anwendung des Strukturspannungskonzeptes

Hohlprofilknoten

Stützstellen für Spannungsermittlung

1,0⋅t 0,4⋅t

t

σHS

σK

σN

σ

σN

Spannungsüberhöhung infolge

Naht

infolge Struktur

Nennspannung

A B

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Neuer Anhang „Schweißnahtnachbehandlung“

Zu: E

N 1

993-

1-9

© PITEC GmbH

Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit durch Anwendung von Verfahren der Schweißnahtnachbehandlung

∆σC.Imp = f · ∆σC

Erhöhungsfaktor für die Ermüdungsfestigkeit

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Weitere Entwicklungen

Auflösung von EN 1993-1-12 (Zusätzliche Regeln zur Erweiterung von EN 1993 auf Stahlgüten bis S700) und Integration der entsprechenden Abschnitten in die bestehenden Grundnormenteile

Umstrukturierung und wesentliche Überarbeitung von EN 1993-1-7 (Plattenförmige Bauteile mit Querbelastung)

Überarbeitung von EN 1993-1-4 (Ergänzende Regeln zur Anwendung von nichtrostenden Stählen)

Träger mit Stegöffnungen

Wei

tere

Ent

wic

klun

gen

Bilder?

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Schlussbemerkungen

Wie kann man Einfluss nehmen?

Schl

ussb

emer

kung

en

- Einfluss auf den Nationalen Anhang - Vorschlag für Änderungen im Eurocode

Jeder

Mitarbeit in Initiative PraxisRegelnBau

Mitarbeit im Spiegelausschuss

Mitarbeit in Evolution Group

- Eurocode nutzen Erfahrung sammeln - Fragen und Hinweise an den Spiegelausschuss

- Vorschläge an Projektgruppe 3

- Deutsche Experten vom DIN-Spiegelausschuss ernannt

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Schl

ussb

emer

kung

en

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!

Ausprobieren und Mitmachen - Gestalten für die Zukunft -

Einheitliche Bemessungsregeln Sehr wirtschaftliche Bemessung möglich bei

Anwendung komplexer Lösungen Vereinfachte Regelungen für Standardfälle

Schlussbemerkungen

Die Anwendung des Eurocodes lohnt sich!

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Literatur [Beg, D., Kuhlmann, U., Davaine, L., Braun, B.: Design of Plated Structures, Eurocode 3: Design of Steel Structures, Part 1-5 Design of Plated Structures, 1st Edition, 2010, veröffentlicht durch ECCS – European Convention for Construcional Steelwork, Verkauf durch Ernst & Sohn, Berlin.] [Braun, B.: Stability of steel plates under combined loading. Dissertation, No. 2010-3, Institut für Konstruktion und Entwurf, Universität Stuttgart, 2010 (http://elib.uni-stuttgart.de/opus/volltexte/2010/5887).] [Braun, B., Kuhlmann, U.: Bemessung und Konstruktion von aus Blechen zusammengesetzten Bauteilen nach DIN EN 1993-1-5. In: Kuhlmann, U. (Hrsg.): Stahlbau-Kalender 2009, Verlag Ernst & Sohn, 2009, S.381-453.] [EBPlate: Software zur Ermittlung von elastischen kritischen Spannungen in Platten. EBPlate steht unter www.cticm.com als kostenloser Download zur Verfügung.] [Johansson, B., Maquoi, R., Sedlacek, G. et al.: Commentary and worked examples to EN 1993-1-5, Plated Structural Elements. 1st Edition, ECCS-JRC Report No. EUR 22 898 EN, 2007. [Kuhlmann, U.; Eligehausen, R.; Wald, F.; da Silva, L.; Hofmann, J.: New market chances for steel structures by innovative fastening solutions between steel and concrete, Schlussbericht, RFCS Projekt INFASO, Projektnr. RFSR-CT-2007-00051, 2011.] Lite

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http://www.cticm.com/�

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Literatur [Kuhlmann, U., Froschmeier, B., Euler, M.: Allgemeine Bemessungsregeln, Bemessungsregeln für den Hochbau – Erläuterungen zur Struktur und Anwendung von DIN EN 1993-1-1. Stahlbau 79 (2010), Heft 11, S.779-792.] [Kuhlmann, U., Johansson, B., Raoul, J. et al.: COMBRI: Competitive Steel and Composite Bridges by Improved Steel Plated Structures. RFCS Forschungsprojekt RFS-CR-03 018, 2007.] [Kuhlmann, U. et al.: COMBRI-Handbuch Brücken. RFCS-Projekt COMBRI+, 2008. Das Handbuch steht unter www.unistuttgart.de/ke als kostenloser Download zur Verfügung.] [Kuhlmann, U.; Günther, H.-P.; Rasche, C.; Werner, F.; Hildebrand, J.; Wudtke, I.; Vormwald, M.; Beier, T.; Versch, C.; Köhler, G.; Heinemann, H.: Wirtschaftliche Schweißverbindungen höherfester Baustähle. Forschung für die Praxis P 652, FOSTA, Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. im Stahl-Zentrum, Verlag und Vertriebsgesellschaft mbH, Düsseldorf, 2008.] [Kuhlmann, U; Ožbolt, A.; Verbesserung der Tragfähigkeit von Ankerplatten mit angeschweißten Kopfbolzendübeln in stabförmigen Stahlbetonbauteilen, Forschungsprojekt IGF 17028N, DASt/AIF, läuft seit 2011.] [Kuhlmann, U.; Rasche, C.: Überarbeitung des DIN-Fachberichts 103; Sitzung des NA 005-57: „Fachbereichsrat KOA 07 Brücken“; 2009.]

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http://www.unistuttgart.de/ke�

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Literatur [Kuhlmann, U., Rölle, L.: Duktilitätskriterien für typisierte Stirnplattenverbindungen, Schlussbericht, DASt-Forschungsvorhaben im Auftrag der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ (AiF), AiF-Vorhaben Nr. 14627, 2008.] [Kuhlmann, U., Rölle, L.: Verbundanschlüsse nach Eurocode. In: Kuhlmann, U. (Hrsg.): Stahlbau-Kalender 2010, Verlag Ernst & Sohn, 2010, S.573-642.] [Kuhlmann, U.; Rybinski, M.; Rölle, L.: Anschlüsse im Stahl- und Verbundbau. Der Prüfingenieur. Heft 32. S.36-49, April 2008.] [Kuhlmann, U., Zizza, A.: Stahlbaunormen – DIN EN 1993-1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau. In: Kuhlmann, U. (Hrsg.): Stahlbau-Kalender 2012, Verlag Ernst & Sohn, 2012, S.1-78.] [Nussbaumer, A., Günther, H.-P.: Stahlbaunormen - Kommentar zu DIN EN 1993-1-9: Ermüdung, Grundlagen und Erläuterungen. In: Kuhlmann, U. (Hrsg.): Stahlbau-Kalender 2012, Verlag Ernst & Sohn, 2012, S.255-351.] [Rasche, C.: Zur Bestimmung der Tragfähigkeit von Kehlnahtverbindungen höherfester Baustähle. Dissertation, Universität Stuttgart, Institut für Konstruktion und Entwurf, 2012.]

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Literatur [Simoes da Silva, L., Simoes, R., Gervasio, H.: Design of Steel Structures Eurocode 3: Design of steel structures. Part 1-1: General rules and rules for buildings, ECCS Eurocode Design Manuals, 2010, Verkauf durch Verlag Ernst & Sohn, Berlin.] [Ungermann, D., Schneider, S.: Stahlbaunormen – Kommentar zu DIN EN 1993-1-8: Bemessung von Anschlüssen. In: Kuhlmann, U. (Hrsg.): Stahlbau-Kalender 2012, Verlag Ernst & Sohn, 2012, S.205-253.] [Volz, M. und Saal, H.: Geschweißte Verbindungen nach DIN EN 1993-1-8. Stahlbau, 81 (2012), S.282–289.]

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Stahlbaunormen stuttgart.de/ke Weiterentwicklung des ... 01, 1993 · EN 1993-1-1:...

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